シンボルエラー (Symbol Error) とは

シンボルエラーとは、100Base-TX の 4B/5B 符号化、1000Base-T/1000Base-X の 8B/10B 符号化、10G Base-R の 64B/66B 符号化における、未定義(無効)シンボルを受信したときに発生するエラーです。なのでチェックサムエラーと同様、物理層での問題が予想されます。

4B/5B 符号化とは

4B/5B 符号化とは送信側は 4 bit の情報を 5 bit の情報に変換して送り、受信側は 5 bit の情報を 4bit に戻す符号化方式です。5 bit の情報を 1 セットとしたものをシンボル (Symbol) と言います。なので 25% の無駄な情報が入りますが、メリットは、0 もしくは 1 が 5 bit 以上連続しない、ということです。

0 もしくは 1 が連続すると、受信時に精度が悪くなります。なぜなら、送信側と受信側ではクロック (Flip-Flop回路) が同期されておらず、しかもほぼ同じ速度とはいえ、物理的な問題でわずかながら速度が異なるので、0 と 1 が頻繁に入れ替わるのであればそのタイミングでリカバリできますが、連続するとそのリカバリが効かず、0 と 1 の境目が分かりづらくなるからです。これをクロック・リカバリ問題と言います。

4B/5B だけでなく、8B/10B や 64B/66B 符号化のモチベーションはこのクロック・リカバリ問題 (Clock Recovery Problem) を解消するためです。

なお、10Base-T のマンチェスター符号化も同様にクロック・リカバリ問題の解決をしていますが、100% の無駄な情報(伝えたい情報の2倍の情報量)が入りますので、それと比較すればかなり効率化しています。

参考までに、4B/5B の 4 bit ⇔ 5 bit 変換マップ (Symbol Table と言います)を以下に示します。

4bit(伝えたい情報) シンボル 5bit(変換後の情報)
0000 0 11110
0001 1 01001
0010 2 10100
0011 3 10101
0100 4 01010
0101 5 01011
0110 6 01110
0111 7 01111
1000 8 10010
1001 9 10011
1010 A 10110
1011 B 10111
1100 C 11010
1101 D 11011
1110 E 11100
1111 F 11101
IDLE I 11111
SSD(1) J 11000
SSD(2) K 10001
ESD(1) T 01101
ESD(2) R 00111
ERR H 00100
未定義(無効) V 上記以外

なお、SSD は Start of Stream Delimiter の略で、SSD(1) と SSD(2) が連続することで、フレームの開始を知らせます。

同様に、ESD は End of Stream Delimiter の略で、ESD(1) と ESD(2) が連続することで、フレームの終了を知らせます。

IDLE は ESD(2) から次の SSD(1) までずっと出力されます。

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